TW423202B - Voltage converter - Google Patents

Description

經濟部中央標率局員工消費合作社印製 423202 A7 _ B7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於一種用以將一交流輸入電壓轉換成一直流 高電壓及另外的直流電源電壓的電壓轉換器，其中係將所 加至該轉換器之交流電壓加至一整流器配置，其輸出信號 則被接合至兩個連續轉接的電子開關，以及並係將此直流 電壓轉換成直流高電壓和直流電源電壓。 將一高電壓作爲一直流電壓供應且亦係一般而言減低直 流電源電壓之此種電壓轉換器均已知係以兩種型式存在。 在第一種型式中，係將此類轉換器分成兩部分。在„幕二 一部分内「均係產生此種裝置所需要的電源電壓。在一第 -二後來配置部分内，則係自第—部分内所產生之電壓中的 項轉換此直流高電壓。此等電源所具有之特別缺點爲它 們均需要兩個變壓器3 在已知電壓轉換器之一種第二型式中，則係採用根據返 軸原理的高電壓變壓器。此種變壓器具有比較大的體積， 因而，它們在許多方面無法適用。 本發明之目的爲提供首段所述型式之一種電壓轉換器， 此種轉換器所具有的結構則比已知型式更爲細小而簡單。 此種目_-的~之得以解決乃係因爲將一種串聯配置之一電 -谷’一電感及一變壓器之一初級繞组與電子開關中之一個 配置成並聯，將此變壓器之一次繞组設在其輸出端處之一 電容前面’提供一控制電路來以如此方法控制電子開關的 轉接頻率’因而，使合意數値之一直流電壓在其輸出端處 (電容兩端減低，以及將此變壓器在其次級端處設有額外 分接點’自此等分接點即可取得直流電源電壓。 -4 - ^張尺度賴)峨 2iGx297 — !| ^-f—----eI- -- (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁)

II 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 4 23 202 A7 B7 五、發明説明（2 ) 此種直流電壓轉換器具有一半橋路，因而，才使一電 容，一電感及變壓器之初級繞组與所連接電子開關中之一 個連接成並聯。該變壓器之次級繞組則被配置與一電容並 聯。其初級端處之電容，初級端處之電感以及被轉變爲初 級端之次級端處之電容則構成此串聯並聯諧振電路。一般 而言，均係直接製造初級端處之電容及電感，因而，次級 端處之電容可由輸出處之電容構成，或者至少一部分由一 預置高電壓串級體之輸入電容組成，此種串級體可根據本 : 發明之一艿外具體實例提供。同樣，此種電容可由變壓器 _ 之次級繞組所部分構成。 提供一控制電路來以此種方法控制電子開關的轉接頻 率，俾使輸出端處之電容永遠被充電至一合意直流高電壓 而無關該電路所要供應的負載。 利用一方被信號來控制輸出端以電子方式所控制之兩個 開關，該方被信號具有一高推挽頻率。該串聯並聯諸振電 路經由該變壓器之初級繞组通過一股大致爲正弦波的電 流。在次級端處，利用此股電流之一部分將次級端處之電 容充電施说·逆向。 _ 該變壓器乃係在次級端處設有額外分接點，利用此等分 接點才可取得額外的直流電源電壓。 由於此種構造，一個變壓器足以產生該項直流高電壓及 直流電源電I °此變壓器所具有的體積比較微小，因爲， 係在兩端處以高頻控制它的，此舉與先前的配置不同。同 時’還係以此變壓器取得該項直流高電壓r及直流電源電壓 -5- 本紙乐尺度適用中國國家標準i cNS ) A4規格（2丨0X297公逢） ' '---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 423202 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 與主要輸入信號的一般合意主要分離。 此種電路之另一優點爲它能夠無負載操作，亦即，沒有 顯著的外來負冑。爲達成此種目的計，根據本發明並具有 _聯並聯諧振電路而沒有—輸出阻流圈的轉換器乃係特別 適合此種目的的。/ 該電壓轉換器可在滿載與無載之間的範圍内以—項穩定 輸出電壓操作並具有高效率。 根據本發明之-具體實例中所提供的情形，在該變壓器 的後面配1供電壓倍增狀-高電衫接，而後，才可顯 著減少對該變壓器所施加的電壓需求。 " 在本發明之-另外具體實例中’其次級端處之額外分接 點的構成乃係作爲該變壓器之次級繞组的分接點。因此， 只在次級端處提供一個繞组，從該繞組之好幾個分接點才 可取得高直流電mm原電壓，利用此等分接點才 可將次級端處之電容充電。並就好幾項轉提供—個繞組 的相關分接點。 就變換方式言，在本發明之另_具體實例中，係將次級 端處之額料接點各連接至該變壓器之一相關獨立次級繞 组。在此種情形中，該變壓器所具有的好幾個次級繞組均 配合合意直流電源電壓加直流高電壓的數目。 在本發明&-項另外具體實例中，係將得自次級端處之 額外分接點di電源電壓加至電壓穩定電路配置。被控 制電路所早已控制的此種配置早已供應比較穩定的電源電 壓。爲求甚至進-步穩定此等電壓計，得自冑壓器之次 -6- 本紙法尺度i用fii~家標準(c_叫 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本")

經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 4^3 2〇2 A7 ----------— B7 _. 五、發明説明（4 ) ' 級端處之直流電源電壓還可予以進一步穩定之。 在本發明之另一具體實例中，其控制電路包含—光電辑 合器’該耦合器被用於主要分離s就直流高電壓及直流電 源電壓言’此變壓器實現了該項主要分離。但是，由於控 制電路應測量直流高電壓且必須控制位置在變壓器及串聯 並聯猎振電路前面的電子開關，故在此種情形中必需—, 另外主要分離。利用一光電耦合器才可有利地實施此舉。 在本發—明之一項另外具體實例中，爲以高於由初級端處二 之電谷’初級端處之電感與變換爲初級端之次級端處之電 -容所構成之諧振電路的諧振頻率的頻率控制此電路。 由於鬲於此串聯並聯諧振電路的諳振頻率之操作，故設 有電子開關及可能配置爲與其並聯之二極體的接通損失。 配置爲與電子開關並聯的電容器則可能進一步減少其截斷 損失。因此，此等開關眞正只產生歐姆損失。 由於上述特性的緣故，特別是此種電路在無載與滿載之 間的全部控制範圍内永遠提供合意直流高電壓及額外電源 電壓的高效率及能力，故可將它有利地使用在一影像顯示 襞置中，-月卜以控制一影像顯示管以及用以進一步產生所需— 要的直流電源電壓。 本發明之此等及其他特色，自下文説明之具體實例而 言，將會顯而易見並作與其有關的説明。 在圖式中，其唯一圖形表示根據本發明之—電壓轉換 器，其輸入接收由圖中之U〜所表示的一交流電壓。利用 圖令所表示之一電壓轉換器，應係將此交流電壓轉換成由 -7- 本紙張尺度it财Ug家標φ ( eNs )祕緣（21()>^7公^^ ' ~----------- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁}

423202 A7 B7 五、發明説明（5 經濟部中夫標準局ΪΚ工消費合作社印製 圖中之VEHT所表示的一項高直流電壓。而且，該電壓轉 換器應係供應例如不同數値之兩項直流電源電壓，此兩電 壓由圖中之Vi及v2表示。 當然’亦可產生多項直流電源電壓。 在其輸入端處，係將此電壓轉換器設有一整流器配置， 包括爲一種整虎器擒路形式之四個二極體1，2，3及4。 A使其輸出電壓穩定計，將—電容器5配置在該整流器配 置的後面—。可將會滅少主要電流消耗之較高次諧波之—預 調器（未在中表示）配置在整流器橋路與電容5之間。將 兩個電子開關6和7的串聯配置連接爲與電容5並聯。 電子開關6和7可爲例如M0SFET電晶體，並可將此種 電晶體設有反平行二極體。 在其輸入端處，係以一種半橋路形式建立此電壓轉換 器，亦即，包含—電容8, 一電感9與一變壓器u之一初 級繞組1 0之一種串聯配置，該_聯配置則與圖中所示具 體實例中之兩個開關6，7中之一個並聯。 在其輸出端處，變壓器丨〗則具有一次級繞組ΐ2，並將 一電容1 3-配置成與該次級繞组並聯。 與次級端處之電容13，電容8及初級端處之電感 構成此串聯並聯諧振電路。 在其次級端處，電容13的位置可在由圖中之14所表 I一高壓倍増器電路的前面，並且例如可爲—種高壓 =按其順序’此高廢倍增器電路14係在輸出端處之 電容15的前面。在其中並未提供高壓倍増器電路之具 起 示串 體 !. ： >衣------1T------I (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -8 本紙狀錢财卿家 4 3 20 2 Α7 Β7 友、 發明説明（6 經濟部中央標隼局貞工消費合作社印策 實例中，則可省去電容1 3不用。 除了在電容13前面的端未分接點外，變壓器^之次級 繞組1 2還設有另外的副分接點i 6和1 7 ^可自此等分接點 取得較小的電壓。-在圖中所示的具體實例中，係從變壓器 1 1之次級繞组1 2的分接點丨7採取一第一直流電源電壓並 予以加至電路配置1 8供電壓穩定之用（未在圖中詳細表 不）。此種電路配置1 8乃係在其輸出端處供應一第一直流 電源電壓 V I ΰ 气— - 在圖中所示之具體實例中，變壓器i丨之次級繞組丨2更 在次級端處設有一額外分接點丨6 ,自該分接點則可取得 比分接點1 7處所取得的略小的電壓。將此分接點〖6耦合 至一另外電壓穩定電路配置1 9，自其輸出則可取得另一 直流電源電塵V 2 〇 此電壓轉換器更設有一控制電路2 〇，該控制電路乃係 在輸出端處取下電容丨5兩端的電壓並係以此種方法控制 電子開關7和3，俾使電容丨5兩端減小的直流電壓永遠具 有合意的數値。以一種對應方式，此舉亦具有此種結果， 那就是<其％壓數値的高度而言，亦係控制取自分接點_ 1 6和1 7並以一種穩定形式作爲直流電源電壓％及、成爲 再一次可用的直流電源電壓α —般而了，均係將初級端處所配置之電容8及電感9製 造爲刀離組件，同時由變壓器丨〗之次級繞組丨2的電容部 分地構成電容13。電容8和電感9，以及經由變壓器11變 換馬初級端之電容1 3的數値均係構成具有一諧振頻率之 _____ ·9_ W尺度適用中國國家 (請先閱讀背面之注意事項再填窍本頁) -" Γ 4 2 3 Ρ Ο 2 A7 --------- - Β7 五'發明説明（7) :聯並聯諸振電路。此種譜振頻率隨著電路的負載而改 .。利用高於此串聯並聯諧振電路之諧振頻率之一操作頻 率對此電路予以有利控制。 如果情形是這樣的話，則以—種對應方式由控制電路 2 〇所控制（電子開關6之—較高時鐘料會涉及—較小輸 出電壓’以及接近諧振頻率之電子間關7和8之—較低轉 接頻率則涉及-較大輸出電壓。可利用此種特性將電容 15兩端減小的電壓數値保持在一項合意數値處。這就是 控制電路洲任務，料路跨接電如兩端減小的電壓 數値並以此種方式控制電子開關6和7的轉接頻率，因 而’才會在全部時間均保持此種合意電壓數値。 就上述星座言，其中電子開關6和7之轉接頻率均.高於 串聯並聯諧振電路的諧振頻率，這就是説，係以電容i 5 兩端之一太小電壓數値降低電子開關6和7的轉接頻率。 ^相反情形中，卻係提高此種轉接頻率。此舉提供滿載及 無載操作兩者中控制此種電路的機率，並以其輸出電壓在 全部時間均保持常數不變。 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 此舉使據本發明之電路配置成爲特別適於控制—影像 顯示管，其中與負載無關，亦即，與影像内容無關，可隨 時供應一常數直流電壓。 而且，此種電路配置還係供應該同一裝置中所可能需要 的另外直流電源電壓V i及V 2。 此種電路配置具有只用一個變壓器之_種比較簡單於 構，此種結構卻同時確保必需電壓的主要分離。 本紙張从適用中賴家標準（CNS ) (2|GX297公趁） 423202 * A7 ----------- B7 五、發明説明（8 ) 關於其磁性材料’係將此變壓器驅動至其雙極處之全部 範圍’因而/它可算是一種比較微小的設計。 圖中所π <具體實例中係提供一高電壓倍增器電路 14 °在此種情形中，位於倍增器電路14前面之電容13乃 係於變換爲初級端時構成串聯並聯諧振電路之—元件。由 此種电路配置在輸出瑞處成爲可用的電壓則係在配置於倍 增器電路1 4後面的電容〖5兩端減小。如果此種電路配置 設有倍增器電路14，則只可提供—個電容，於變換爲初. 級炀時，該私谷就是_聯並聯請振電路之一元件且係同時 表不其合意直流高電壓在其兩端減小的*輸出電容。 f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁.) 11Τ 經濟部中央橾準局舅工消費合作社印製 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ规格（210X297公缝）

Claims (1)

1. ,c 4 ^ 7»^ a

   IP於/σ扰專♦，Η.所肅 岭t申倩專到範团修正本(并年分月） I -— ~~ - — __! I. — .! * ' - - 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 爲 器 .<0 、申請專利範圍 I古種電壓轉換器’用以將一交流輸入電壓轉換成一直流 问電壓以及另外的直流電源電壓，其中係將所加至該轉 換器芝交流電壓加至—整流器配亶（i，2 ’ 3，4)，並 乂其輸出仏號耦合至兩個連續切換的電子開關（6，7 )， 以及其中將此直流電壓轉換成直流高電壓與直流電源電 壓，該電壓轉換器之特點爲將一電容、—電感（9)與 一變壓器（1 1)之一初級繞組（i 〇 )之_聯配置與電子開 關（6，7)中之一個配置成並聯，變壓器（11)之一次級 繞組（12)位於輸出端處之一電容（15)的前面，提供_ 控制電路（20)，該電路係以此種方法控制電子開關（6 , 7)的切換頻率，因而，使合意數値之—直流電壓係在輸 出端處之電容（15)兩端減小，以及將變壓器（η)在次 級端處設有額外分接點（16 ’ 17)，自該分接點才可取 得直流電源電壓。 2. 根據申請專利範圍第i項所述之電壓轉換器，其特點爲 —尚電壓倍增器電路（14)係在輸出端處之電容（15)前 面。 3. 根據申請專利範圍第1或2項所述之電壓轉換器，其特點 爲將次級端處之額外分接點（16，17)構成爲變壓器（u) 之次級繞組（12)之額外分接點。 4. 根據申請專利範圍第丨項所述之電壓轉換器，其特點 將次級端處之額外分接點（16，17)各予以連接至變壓 (1 1)之一相關獨立次級繞組。 5. 根據申請專利範圍第1項所述之電壓轉換器，其特點 -12- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^E· ^ϋι^— tR^^i n^i f I • s,s (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ABCD

   423 202 六、申請專利範圍 將得自次級端處之額外分接點（1 6，1 7 )之直流電源電壓 加至電壓穩定電路配置（18，19)。 6. 根據申請專利範圍第1項所述之電壓轉換器，其特點爲 控制電路（20)包含使用於主要分離之一光電搞合器。 7. 根據申請專利範圍第丨項所述之電壓轉換器，其特點爲 整泥器配置係在一電路配置的前面，該配置減少交流電 壓之較高次諧波》 8. 根據申請專利範圍第丨項所述之電壓轉换器，其特點爲 以鬲於諧振電路之諧振頻率之一頻率控制此電路，該諧 振電路係由初級端處之電容（8 )，初級端處之電感（9)以 及變換爲初級端之次級端處之電容; 15)所構成。 9. 一種使用在一影像顯示管中之電壓轉換器，用以控制一 影像顯示管並用以產生另外的直流電源電壓。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部中央標準局員工消費合作社中製 -13 本紙張尺度適用中國國尽標準（CNS )八4说格（210X297公袭）